четверг, 5 июня 2008 г.

Кондиционеры, климат-контроль и т.д. Для салона нет плохой погоды. Часть 1-я принцип работы


автомобильный антимаулнетизм


Для салона нет плохой погоды

У природы нет плохой погоды? Автомобилисты долгое время так не считали. Вся история автомобилестроения – это история борьбы с погодными условиями. И только сейчас, можно сказать, что мы победили. Правда, для победы потребовалось многое придумать. Зато теперь мы можем ездить с комфортом и в жару и зной, точно зная, что в салоне автомобиля нет плохой погоды, даже в летние дни.

Отопитель-прародитель
На заре автомобилестроения о климате в салоне мало заботились. Воздух поступал через лючок перед ветровым стеклом, а выходил — через окна с опущенными стеклами. Сквозняки частенько укладывали наповал и пассажиров и водителей. Выход нашли в поворотных форточках. Следующим шагом вперед было изобретение водяного отопителя, ставшего основной климатической установкой автомобилей нескольких десятилетий.
Отопитель представлял собою небольшой радиатор с вентилятором, подключенный параллельно системе жидкостного охлаждения двигателя. Обогрев регулировался краном подачи горячей воды и воздухозаборным лючком перед ветровым стеклом. Для повышения температуры задвижка крана открывалась на полную, а лючок прикрывался. При жаре, наоборот прикрывался кран с открытым воздухозаборником. Скорость потока воздуха зависела от интенсивности работы вентилятора и движения самого автомобиля.
Системы регулирования температуры основывались на смешивании и распределении горячего и холодного воздуха, нагнетаемого вентилятором. С годами системы становились сложнее, обрастали метрами воздуховодов, вентиляторы оснащались мноступенчатыми регуляторами скоростей. Регулировать все приходилось вручную: открывать-закрывать задвижки на дефлекторах, изменять интенсивность оборотов вентилятора и т.д., как это делается до сих пор на жигулевской «классике».

История охлаждения
В северных широтах автомобилисты боролись с холодом, устанавливая дополнительные печки, а в южных с палящим зноем. На что только не шли в борьбе с солнцем, но ситуация изменилась кардинально только с появлением кондиционеров.
Автомобильные кондиционеры увидели свет 71 год назад. В 1936 году американская фирма «Carrier Transicold», специализировавшаяся на производстве холодильного оборудования, разработала аппарат для охлаждения воздуха в салоне автомобиля. Первыми автомобилями с кондиционерами стали автопоезда, представлявшие собою сцепку седельного тягача и пассажирского вагона. Часть из них эксплуатировалась в США, а часть на Ближнем Востоке, совершая рейсы между Дамаском и Багдадом. Новинка оказалась столь удачной, что в 1941 году началось серийное оснащение автомобилей представительского класса. Однако Вторая Мировая война внесла свои коррективы и разработки в этой области были приостановлены.
После войны сразу несколько компаний взялись за дело, и уже в 1970-х годах кондиционер для американцев перестал быть роскошью. Его устанавливали не только на легковые автомобили и автобусы, но и на грузовики, комбайны и другую технику, предназначавшуюся для работы в жарких климатических условиях. И сегодня свыше 95% автомобилей, выпускаемых в США, оснащаются кондиционерами.
В СССР дела обстояли куда хуже. Диковинкою был не то что автомобильный кондиционер, а обычный бытовой. Если кто помнит, монстр из Баку «БК» весил как слон, шумел как трактор, а стоил как новый мопед или подержанный мотоцикл. И его еще было не купить! Однако власть себя не забывала, и «членовозы» производства Завода имени Лихачева все-таки оснащались кондиционерами.
Попытка создать советскую систему охлаждения воздуха в салоне дважды оборачивалась крахом. Сначала в 1960-х годах разработали установки, работавшие за счет испарения воды – то, что американцы впервые опробовали на тридцать лет раньше. Мертворожденное дитя быстро умерло. Советский кондиционер работал на дистиллированной воде, испарявшейся со скоростью 200 мл в час, требовал смены бумажных кассет и охлаждал воздух не более, чем на 5 градусов. К тому же эффективность работы и ресурс работы снижались пропорционально увеличению влажности атмосферного воздуха.
Во второй половине 1970-х годов на основе тех же БК с использованием хладагента (фреона или как его называли еще хладона) были созданы автомобильные кондиционеры для установки на тяжелую технику и комбайны. Но они оказались еще менее удачными, чем их бытовые собратья и большого распространения также не получили. Единственным видом техники, где они работали относительно исправно – это были огромные карьерные самосвалы, поскольку и техническое обслуживание, и снабжение карьеров в Советском Союзе было делом стратегическим. Кроме того, огромная махина самосвала предохраняла капризный кондиционер от убийственных вибраций.
Производить в России кондиционеры не научились и до сих пор. Что лишний раз подчеркивает технологическое отставание отечественного автопрома. На практике это оборачивается неудобством для автолюбителей и опасными для жизни последствиями в экстренных ситуациях. Иногда так и хочется спросить: для чего у наших автобоссов головы? Например, для спецслужб и неспокойных регионов выпускается бронированная «Волга». Боковые бронированные стекла у такого автомобиля закреплены намертво в закрытом положении. Вот и приходится где-нибудь в Чечне по жаре в 40 градусов ехать с открытой дверью, которую придерживает один из пассажиров. Неудобно и опасно. А все, потому что нет кондиционера.

Как он все-таки работает?
Работа кондиционера основана на тех же принципах, что и работа бытового холодильника - на принципах термодинамики. В соответствии с ними основную функцию кондиционера – охлаждение следует рассматривать как удаление тепла из салона автомобиля быстрее, чем оно образуется внутри и поступает извне. Для понимания принципа работы кондиционера стоит немного остановится на основных положениях термодинамики, знакомых из школьного курса физики.
Теплообмен возможен только при разнице температур тел и идет в направлении от горячего к холодному. Скорость оттока тепла изменяется в зависимости от состояния тел и окружающего давления.
При переходе в газообразное состояние жидкости поглощают тепло из окружающей среды. Например, при образовании пара, этим свойством мы пользуемся, когда в летний зной поливаем водою асфальтовую площадку перед своим домом. Вода испаряется, температура понижается.
При конденсации пара, переходе газа в жидкое состояние происходит обратный процесс – пар отдает тепло. Количество выделяемого тепла в точности равно тому, которое было затрачено на испарение жидкости. Капли жидкости становятся холоднее. Поэтому перед грозою от черных свинцовых туч веет холодом.
На температуру перехода (закипания) жидкости влияет давление. Чем ниже давление, тем ниже точки кипения, и наоборот. Поэтому высоко в горах вы вряд ли сварите яйцо в открытой кастрюле, а для консервации продуктов применяют автоклавы, позволяющие увеличить температуру кипения воды и других жидкостей.
В автомобильном кондиционере по замкнутому контуру компрессор «гоняет» хладагент — газообразное вещество, которое циклически переходит в жидкую фазу и наоборот. Хладогент периодически охлаждается и «отнимает» тепло у воздуха, поступающего в салон. Газ всасывается и сжимается компрессором до высоких температуры и давления и затем выпускается. Из компрессора хладагент поступает на конденсатор и принудительно охлаждается вентилятором системы охлаждения, при этом отдавая «скрытое» тепло конденсации воздуху, проходящему через конденсатор, превращается в жидкость. Превращенный в жидкость хладагент после удаления влаги и пыли в приемнике-осушителе поступает на расширительный клапан.
Жидкий хладагент высокого давления в расширительном клапане, резко расширяясь, превращается в туманообразное состояния с низкими температурой и давлением, и далее течет на испаритель.
Хладагент в туманообразном состоянии, входит в испаритель и проходя через вентилятор. Отнимая «скрытое» тепло испарения у сжатого воздуха, охлаждает воздух в окрестности. Одновременно с охлаждением из туманообразного превращается в газообразное состояние и всасывается компрессором для повторного цикла.
Подобным образом хладагент, повторяя кругооборот по циклу, осуществляет охлаждение. Способность удалять влагу из воздуха объясняет другую полезную для автомобилиста функцию кондиционера – попутное снижение влажности воздуха внутри салона. Тем самым устраняется запотевание окон.
Правда, использовать кондиционер как штатный «антизапотеватель» нецелесообразно – поскольку вам придется ехать с включенным кондиционером или климат-контролем до конца поездки, удерживая сниженную влажность воздуха. Для борьбы с запотевшими окнами существуют другие методы, главные из которых – своевременная смена салонного фильтра и чистота.
Кстати окна запотевают чаще и быстрее если в машине постоянно курить. Особенно вредны первые сигареты в непрогретом автомобиле - табачный дым оседает на влажных холодных стеклах и образует очень прочную коричневатую матовую пленку. Сказывается и присутствие в салоне выпившего человека – в выдыхаемом воздухе вместе с парами воды выделяется и алкоголь, который намного легче конденсируется и быстрее садится на стекла. Бдительные гаишники этим пользуются и останавливают машины с подозрительно запотевшими стеклами.


Дмитрий Протасов, Ставрополь

(продолжение следует)